合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量(Interferometry Synthetic Aperture Radar,InSAR)技術(shù)已經(jīng)在高精度數(shù)字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)反演及大范圍地表形變監(jiān)測(cè)中得到了廣泛的應(yīng)用。InSAR技術(shù)具有全天候、全天時(shí)及效率高等優(yōu)點(diǎn),然而其數(shù)據(jù)處理步驟的準(zhǔn)確性將直接影響獲取DEM的精度和可靠性。干涉相位圖濾波和相位解纏是InSAR干涉數(shù)據(jù)處理過程中關(guān)鍵的兩個(gè)步驟,這兩步質(zhì)量的好壞將直接影響DEM精度,故此這兩步一直是InSAR技術(shù)數(shù)據(jù)處理研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。本文研究了適用于條紋密集區(qū)域的干涉相位圖濾波方法,并對(duì)噪聲水平高及地形起伏變化大的相位解纏方法等問題進(jìn)行研究。主要內(nèi)容包括空間域及頻率域?qū)Ω缮嫦辔粓D濾波結(jié)果的影響、無跡卡爾曼濾波相位解纏模型優(yōu)化對(duì)單基線解纏結(jié)果的影響及多基線解纏方法模型的一些改進(jìn)技術(shù)等。取得的主要研究成果如下:(1)對(duì)高精度DEM反演方法進(jìn)行了較為細(xì)致、深入的研究。并對(duì)InSAR數(shù)據(jù)處理鏈路中每一步進(jìn)行細(xì)致的理論介紹。分析了數(shù)據(jù)處理過程中主要的誤差來源,為下面研究干涉相位圖濾波及相位解纏提供理論和研究基礎(chǔ)。(2)對(duì)幾種空間域和頻率域干涉相位圖濾波方法進(jìn)行了較為細(xì)致、深入的研究。由理論和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明大部分空間域?yàn)V波方法效率比較高,但濾波結(jié)果容易存在相位和分辨率的損失,尤其是在條紋密集區(qū)域。頻率域干涉相位圖濾波較空間域?yàn)V波能得到更好的結(jié)果,但在條紋密集區(qū)域仍然很難達(dá)到濾波同時(shí)避免相位損失的目的。而且傳統(tǒng)的頻率域?yàn)V波方法參數(shù)設(shè)置比較繁瑣,濾波效率也比較低,這些因素都限制了該類方法的應(yīng)用。本文結(jié)合空間域和頻率域?yàn)V波的優(yōu)點(diǎn),提出了一種自適應(yīng)兩步干涉相位圖濾波方法,該方法將空間域和頻率域優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來,不僅提高了濾波的精度,而且提高了濾波的效率。該方法針對(duì)濾波窗口設(shè)置問題進(jìn)行了分析,提出了一種簡(jiǎn)單有效的濾波窗口自適應(yīng)方法。通過模擬及真實(shí)數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)表明,本文提出的自適應(yīng)兩步濾波方法可以更有效的在剔除殘差點(diǎn)的同時(shí)避免相位損失,能獲得較其它方法更好的濾波效果。(3)通過對(duì)幾種卡爾曼濾波相位解纏方法的理論模型進(jìn)行分析,提出了一種結(jié)合中值濾波的自適應(yīng)無跡卡爾曼濾波相位解纏(AUKFMPU)方法。雖然自適應(yīng)無跡卡爾曼濾波(AUKF)已經(jīng)在其它領(lǐng)域得到了較好的應(yīng)用,但是在相位解纏中還是首次被應(yīng)用。將其與中值濾波結(jié)合起來應(yīng)用到首顆國(guó)產(chǎn)C波段SAR衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理中,即:高分三號(hào)SAR(GF3-SAR)。通過模擬和真實(shí)數(shù)據(jù)表明,提出的AUKFMPU方法可以根據(jù)不同像素點(diǎn)誤差的不同對(duì)模型進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整,增加解纏模型的噪聲魯棒性,從而提高了獲取DEM的精度。并將其應(yīng)用到GF3-SAR的數(shù)據(jù)處理中,經(jīng)過實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析表明,提出的AUKFMPU方法具有較好的噪聲魯棒性,獲得了較其它方法更高精度的DEM結(jié)果。(4)針對(duì)地形起伏變化大引起相位不連續(xù)現(xiàn)象,提出了一種多基線UKFPU方法,解決了山地區(qū)域DEM反演精度差的難題。與單基線相位解纏方法(SB-PU)相比,多基線解纏方法(MB-PU)不受連續(xù)性假設(shè)的限制,故此MB-PU可以解決由地形起伏過大引起的相位不連續(xù)現(xiàn)象。然而,大多數(shù)MB-PU方法受到噪聲抵御能力差,計(jì)算效率低等因素的限制。針對(duì)這個(gè)問題,本文基于兩階段編程方法(TSPA),將UKF模型應(yīng)用到MB-PU方法中,提出了一種基于兩階段編程的多基線UKFPU(TSPA-UKFPU)方法。具體的,該方法首先采用TSPA的第一步估計(jì)出距離向和方位向梯度,然后用中值濾波對(duì)估計(jì)出來的梯度進(jìn)行輕微濾波,最后將最大堆策略和UKF模型結(jié)合起來對(duì)干涉相位進(jìn)行解纏。通過對(duì)兩組模擬數(shù)據(jù)及ALOS-L、TanDEM-X兩組真實(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,采用高精度激光雷達(dá)點(diǎn)(ICESat)和Shuttle Radar Topography Mission(SRTM)對(duì)結(jié)果進(jìn)行評(píng)估,并與SB-PU中的統(tǒng)計(jì)費(fèi)用流解纏方法(SNAPHU)和傳統(tǒng)的TSPA方法進(jìn)行對(duì)比,實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析表明,本文提出的TSPA-UKFPU是一種性能較好的MB-PU方法。該論文有圖40幅,表12個(gè),參考文獻(xiàn)171篇。
【學(xué)位單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：P237
【部分圖文】：

博士學(xué)位論文DEM 的精度，本文通過對(duì)相同區(qū)域的相位值進(jìn)行多基線處理，連續(xù)對(duì)解纏結(jié)果的影響，從而獲得高精度的 DEM。不同 M用不同的 MB-PU 模型，而且模型提出的可靠性和適用性也有體研究?jī)?nèi)容為：(1) 對(duì)已有的 MB-PU 方法模型可能存在的問能否對(duì)模型進(jìn)一步優(yōu)化，提高其解纏精度；(2)同時(shí)，針對(duì)不同行研究，將其它方法引入到相應(yīng)的 MB-PU 方法模型里，并驗(yàn)性。研究基本流程圖如下(標(biāo)綠為本文主要研究?jī)?nèi)容)：

BBBaXY22cos (2-4)BBaZsin (2-5)22Y2ZBBBBX (2-6)212121RXYZH (2-7)式中： 為 P 點(diǎn)的絕對(duì)相位值， []XYZB BB為基線的三維矢量， []111XYZ為主影像天線相位中心的三維坐標(biāo)，這些觀測(cè)量結(jié)合主影像斜距構(gòu)成了高程測(cè)量過程中的模型觀測(cè)量。根據(jù)以上公式，便可以根據(jù)絕對(duì)相位及衛(wèi)星參數(shù)獲得地面高程值，InSAR 技術(shù)獲取高精度 DEM 的詳細(xì)技術(shù)流程可以表示如下(本文以四川省理塘地區(qū)的 TanDEM-X 數(shù)據(jù)為例，介紹該數(shù)據(jù)處理流程)：

干涉圖獲取是至關(guān)數(shù)影像中對(duì)應(yīng)像素值進(jìn)行共軛相所以干涉圖可以根據(jù)如下公式獲21 2 1 21j( - )y=y y = y y e 涉圖。根據(jù)雷達(dá)測(cè)量理論，兩次回用下式表示：1 22= - = R -X 雙星到地面的距離差。由于 T慮大氣誤差和形變的影響，因此flat topo noise = + + ，topo 為去平地后的相位值，nois
【參考文獻(xiàn)】

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3 謝先明;;結(jié)合濾波算法的不敏卡爾曼濾波器相位解纏方法[J];測(cè)繪學(xué)報(bào);2014年07期

4 于瀚雯;保錚;;利用L~1范數(shù)的多基線InSAR相位解纏繞技術(shù)[J];西安電子科技大學(xué)學(xué)報(bào);2013年04期

5 郭林;康立麗;王丹丹;;基于Goldstein枝切算法的MR相位像解纏方法改進(jìn)[J];南方醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào);2013年02期

6 陳強(qiáng);楊瑩輝;劉國(guó)祥;程海琴;劉偉堂;;基于邊界探測(cè)的InSAR最小二乘整周相位解纏方法[J];測(cè)繪學(xué)報(bào);2012年03期

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9 呂嵐;張曉玲;韋順軍;;基于模擬退火法的優(yōu)化線陣的前視三維SAR模型[J];計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用;2012年02期

10 郭交;李真芳;劉艷陽(yáng);保錚;;一種InSAR干涉相位圖的自適應(yīng)濾波算法[J];西安電子科技大學(xué)學(xué)報(bào);2011年04期

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1 謝先明;InSAR及多基線InSAR關(guān)鍵技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2011年

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3 王之棟;星載分布式InSAR地形測(cè)繪中的相位誤差模型[D];蘭州交通大學(xué);2018年

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5 張巖;DEM構(gòu)建中InSAR技術(shù)應(yīng)用及其精度分析[D];昆明理工大學(xué);2017年

6 郭立文;多基線InSAR數(shù)據(jù)處理技術(shù)及應(yīng)用研究[D];電子科技大學(xué);2016年

7 蔡洋;基于路徑跟蹤的InSAR相位解纏技術(shù)研究[D];華北理工大學(xué);2016年

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9 楊敏;多基線InSAR獲取DEM數(shù)據(jù)的關(guān)鍵問題研究[D];燕山大學(xué);2010年

10 李鑫慧;INSAR-DEM地學(xué)編碼方法的研究[D];武漢大學(xué);2003年

本文編號(hào)：2880972